(57)【要約】【課題】粘性の高い原材料等を定量供給する機能プロセスを構成要素とするプラントにおいて、定量フィーダの形状が二股形状になる場合、内部での原材料の偏りや凝固により、円滑な自動連続供給が困難であった。また、連続プラントにおいて安定した定量供給をするためには、供給機内での原材料の偏りによる供給機の不必要な停止や、原材料等の流量が脈動することにより、制御が不安定になるなどの課題を克服する必要があった。【解決手段】本発明は、前述の定量フィーダから安定した原材料の供給を実現するために、原材料の性状を考慮した補正可能な運転制御パラメータテーブルと、流量の脈動を補正し、かつ過去の運転実績を記憶したデータテーブルとを組み合わせることにより、最適な制御用データに変換する機能を具備するＤＣＳを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水率の低い流体を次プロセスへ定量ずつ供給するための定量フィーダを備え、前記定量フィーダは、前記流体を排出する排出口を２箇所備え、どちらか一方で交互に排出するようにしたプラント制御システム。
【請求項２】
含水率の低い流体を次プロセスへ定量ずつ供給する定量フィーダを備え、前記定量フィーダは、前記流体を排出する排出口を複数備え、前記複数の排出口のうち、いずれか１つを切り替えて排出するようにしたプラント制御システム。
【請求項３】
定量フィーダは、所定量の流体を排出したら排出する排出口を切り替える請求項１または２記載のプラント制御システム。
【請求項４】
定量フィーダから排出される前記流体の流量を計測する流量計を備え、前記定量フィーダは、前記流量計によって計測される前記流体の流量が所定量になったら排出する排出口を切り替える請求項３記載のプラント制御システム。
【請求項５】
流量計は電磁流量計を用いる請求項４記載のプラント制御システム。
【請求項６】
流量計で計測した流量の積算値が所定量になったら排出する排出口を切り替える請求項４または５記載のプラント制御システム。
【請求項７】
排出口を切り替える所定量を可変設定できる請求項３から６記載のプラント制御システム。
【請求項８】
排出口に、流体を排出させるための回転数制御可能なポンプを設け、前記ポンプの回転数から、定量フィーダからの流体の流量を演算して求める請求項３記載のプラント制御システム。
【請求項９】
ポンプの回転数と、定量フィーダからの流体の流量との相関関数を予め設定しておき、  前記相関関数を用いてポンプの回転数から、定量フィーダからの流体の流量を求める請求項８記載のプラント制御システム。
【請求項１０】
相関関数を可変設定できる請求項９記載のプラント制御システム。
【請求項１１】
流体は脱水汚泥である請求項１から１０のいずれかに記載のプラント制御システム。
【請求項１２】
排出する脱水汚泥を焼却する装置を備える請求項１１記載のプラント制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラント制御システム及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原材料等を定量フィーダから次プロセスへ供給するシステムにおいて、その原材料等が粘性の高い性状である場合、例えば、脱水ケーキを連続的に焼却処理をするプラントにおいては、脱水ケーキを連続的に定量供給する必要がある。従来は、定量フィーダの重量レベルをもとにレベル制御による運転制御が行われていた。定量フィーダから脱水ケーキを定量供給する場合、圧送ポンプは定速運転や速度制御による可変速制御を行う。
【０００３】
更に、近年は供給する脱水ケーキ流量を検出する装置を設け、その検出値を用いてのフィードバック制御が試みられ、流量の目標値を設定し、可変速電源装置を用いてポンプの回転数を可変制御することによる、流量一定制御が試みられている。
【０００４】
また、従来は、定量フィーダの形状が角型または円筒型形状の場合には、排出口は一つであり、従って、供給系統を２系統にしたい場合は、排出口側に振分け装置を設けるなどにより、２つの供給系統に分離する構成としていた。しかし近年、定量フィーダの形状が二股状のものが採用される場合があり、その際には、切出装置を排出口毎に設けて、直接定量フィーダから２系統で切出しを行う。
【０００５】
従来、供給系の交互運転を行う場合、供給時間による切り替え、または供給重量の変化による切り替えが用いられていた。
【非特許文献１】吉ヶ江武男、他３名、“下水汚泥焼却炉への循環流動層炉の適用”、 環境システム計測制御学会 第７巻第２号９７頁（２００２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の運転方法によれば、焼却プロセスに対し、二股状の形状をもつ定量フィーダから脱水ケーキを供給する際、定量フィーダ内に貯留される脱水ケーキの性状の変化や、二股状の排出部分、例えば小容量の貯留機能を有するポンプフィーダの内部での脱水ケーキの偏り・凝固等が発生し、その影響を受けることにより、ブリッジが発生し、ポンプフィーダ内部のレベルスイッチが検出誤動作することで、不必要な供給・停止が頻繁に発生した。頻繁な機械の運転停止は機械設備の劣化を促進するため、設備維持の観点からも望ましくなかった。
【０００７】
また、従来、供給時間による交互排出を行なった場合、供給物の性状の変化や偏りが発生した状態で運転を継続したときに、偏りを助長してしまい、益々供給量のばらつきや不必要な供給停止が発生することで後の焼却プロセスに支障を来すという課題を有していた。
【０００８】
次に、供給流量を検出し、目標値を設定してフィードバック制御により、流量一定制御を試みる場合、流量を検出する装置の取付け位置と配管内を流体が移動する時間との関連で、むだ時間の影響をにより安定した制御ができないことがある。また、流速が極めて低く、更に脱水ケーキの性状の変化により、配管内の挙動が変化し、検出信号の脈動が著しくなり、安定した燃焼をさせることが困難になる。更に、制御が安定しないため電気やガス・重油等のエネルギーを余計に消費することにもなる。また電磁流量計の故障や不調により電磁流量計が使用不能となり、流量一定制御ができなくなるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、連続的で急変のない脱水ケーキの供給を実現するプラント制御システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のプラント制御システム及び運転方法は、上記課題を解決するために、脱水ケーキ等を貯留する二股状の定量フィーダに集められた脱水ケーキ等を、焼却等の次プロセスに定量供給するために、２台の切出装置を有し、前記定量フィーダから切出された脱水ケーキは、バッファ的機能を有する２台のポンプフィーダで一定レベルの貯留を確保するため、切出装置やポンプを運転停止する、レベル制御機能を備えている。更に２台のポンプはどちらか一方により、交互に供給するため、供給系統を切替えるための複数の交互運転制御機能を備えている。
【００１１】
上述の交互運転制御機能の一つとして、所定量の供給毎に自動的に排出系統を切替える制御機能を有する。このため、所定量を検出、判定する手段を複数備えている。さらに、判定においては供給物の含水率などの性状を補正条件として、所定量の設定値を任意に設定できるほか、自動設定する機能を有する。
【００１２】
本発明では、流体を排出するための回転数制御可能なポンプを備え、ポンプ回転数から流体の流量を演算した値を基準値とし補正演算を行った結果を、００２に示す複数の所定量に応じた交互運転制御の手法の一つとして選択できる機能を有する。
【００１３】
本発明では、複数の流量一定制御機能を有し、その一つとしてポンプ回転数と吐出量との関係をもとに演算される相関関数、及びその値を含水率などの流体特性、ポンプの劣化による能力低下を補正する補正係数を用いた補正演算の後に得られた結果を制御に用いることで、目標値に応じた安定した流量一定制御を行うことができる。さらに、この値を用いて００２に示す複数の所定量に応じた交互運転制御の手法の一つとして選択できる機能を有する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明は、粘性の高い流体を次プロセスに定量供給する場合、２股形状の定量フィーダであっても、定量フィーダ内の２股部分で凝固・偏りによる機能低下を防止し、供給の連続性を確保する。
【００１５】
また、流量検出の方法を複数具備するこにより、制御のハンチングを抑制し、プロセスの制御を安定させることができる。
【００１６】
特に、焼却プロセスを有する場合には、安定した燃焼を維持することができ、都市ガスや重油等の燃料や電力消費量の節減による省エネルギー効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１、図２、図３を用いて説明する。
【００１８】
本実施事例は汚泥処理設備に類する焼却プラントに適用する場合について述べたものである。図１において、汚泥処理プロセスにおいて脱水処理をされた汚泥（以降脱水ケーキという）は移送装置により汚泥受入・供給プロセスへ移送され、定量フィーダに貯留される。次プロセスである焼却プロセスが安定した機能を果たすため、図２における構成機器の制御を行う。
【００１９】
二股形状の定量フィーダ１００はその２箇所の排出口から脱水ケーキを切出すための切出装置１０１、１０２を有する。定量フィーダ内の脱水ケーキは、切出装置１０１及び切出装置１０２により２系統で切出された後、ポンプフィーダ２０１及びポンプフィーダ２０２に貯留され、ポンプ３０１またはポンプ３０２により焼却炉へ投入される。
【００２０】
切出装置１０１，１０２及びポンプフィーダ２０１、２０２、ポンプ３０１，３０２間はＤＣＳ５０１にて、１０点以上の設定が可能な定量フィーダ１００の重量レベル、ポンプフィーダ２０１、２０２内のケーキレベルにより次の制御機能を設ける。
【００２１】
切出装置１０１，１０２とポンプフィーダ２０１，２０２間では常に所定の貯留量が確保できるようレベル制御機能を設け、図３のフローチャートに示すレベル制御により交互系統切替えが可能な機能を具備する。
【００２２】
なお、ポンプフィーダ２０１及びポンプ３０１を常用系、ポンプフィーダ２０２とポンプ３０２を予備系と位置付け焼却炉６０１への供給系統の冗長化により、図３のフローチャートに示すが如く、相手系故障時は自動制御によるバックアップ機能を具備する。
【００２３】
図２においてポンプ３０１、３０２の交互運転は、焼却炉６０１への投入される脱水ケーキ流量を電磁流量計４０１で検出し、ＤＣＳ５０１で積算演算を行った積算値Ｑｓと、設定入力部５０３に入力設定された設定値Ｑｓｅｔが一致したときに、図３のフローチャートに示す交互運転制御機能を駆動し、系統を切替える。
【００２４】
以上のように、複数の交互運転機能を具備し、レベル制御機能との協調によりその機能を駆動することにより、供給の連続性を確保することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図２、図４、図５を用いて説明する。
【００２６】
図２においてポンプ３０１及びポンプ３０２は可変電圧可変周波数機能をもつ電源装置により可変速制御され、電磁流量計４０１で計測される脱水ケーキ流量Ｑｔが一定となるようＤＣＳ５０１内の流量一定制御部５０５の演算結果による目標値出力Ｑｃにより、ポンプ３０１及び３０２の回転数制御を用いて流量制御を行う。
【００２７】
図２において、流量一定制御は複数の演算手段を具備する。電磁流量計４０１で計測される脱水ケーキ量Ｑｔを測定値ＰＶ、回転数制御指令Ｎｃを出力値ＭＶとするフィードバック制御にはＰＩＤアルゴリズムによる演算のほか、複数のフィルタなどのむだ時間を補正する演算機能を具備する。制御パラメータは調整された運転実績を図４の如くデータテーブルに図５の手順により記憶する。
【００２８】
次に第２の演算手段として、ポンプ回転数Ｘと吐出し量Ｙによる相関関数を求め、演算結果から導かれる等価流量Ｑｔを測定値ＰＶに代入する。相関関数は運転実績や劣化係数により補正演算を行う機能を具備する。演算テーブルはＤＣＳ５０１内に収納する。
【００２９】
実施例として、０１８のテーブルではポンプ特性より得られる回転数Ｘ１・・・Ｘｎ、吐出し量Ｙ１・・・Ｙｎなる数値を、ＤＣＳ５０１において書き込んだ後、ＤＣＳ５０１内での折れ線近似演算により相関関数を導く。相関関数は機械の劣化により特性変化により、時間経過とともに変化をする為、補正演算を行う。運転実績を図４に示す実績データテーブルに書き込み、記憶する。図はデータテーブルの構成のみ示しているが、このようなテーブルに具体的な運転実績が書き込まれてゆく。
【００３０】
更に、電磁流量計４０１が故障或いは交換のために使用できない場合で、脱水ケーキの流量が積算できない場合でも、実施の形態１で説明したポンプ３０１，３０２の交互運転が可能なよう、ポンプ吐出量と回転数からなる相関関数を元に投入量を演算する機能を具備する。電磁流量計との切替えを任意に行うための切替えをＤＣＳ５０１により選択実施可能な機能を有する。電磁流量計４０１の故障信号を検出し、自動的に相関関数モードに切替える機能を有する。
【００３１】
また配管内の脱水ケーキの挙動や性状等により電磁流量計４０１の計測状態が安定か不安定かを判定し、自動的に制御モードを相関関数モードに切替えて、制御を行う切替え機能を具備する。
【００３２】
以上のように複数の流量制御機能を具備し、運転実績データを利用した運転制御を行うことで、安定した流量一定制御ができる。
【００３３】
（実施の形態３）
以下に本発明の形態３について図２を用いて説明する。
【００３４】
次に定量フィーダ１００を空にするまで燃焼させる場合、自動的に行うことが可能な運転制御回路を構成する。図２に示すポンプフィーダ２０１、２０２内の複数のレベルスイッチ、例えばＨＨ，Ｈ，Ｌ１，Ｌ２ＬＬ及びタイマにより構築する。
【００３５】
例えば、図２において切出装置１０１とポンプフィーダ２０１の間のレベル制御は、定量フィーダ１００が規定レベルにあることを条件とし、切出装置１０１により、常にポンプフィーダ２０１内のレベルをＨとＨＨ間に保持することを目標にして、レベル制御機能を駆動する。切出装置１０２とポンプフィーダ２０２の間も同様に適用する。
【００３６】
焼却炉６０１への投入は、ポンプフィーダ２０２のケーキレベルが供給可能レベル以上あれば、ポンプ３０１により供給を行う。Ｌ２レベルを下回り一定時間経過後、ポンプ３０１の運転を停止し、フィーダ内ケーキレベルがＬ２以上を回復するまで状態を保持する。この場合供給可能レベル＞Ｌ２として設定する。
【００３７】
供給系を構成する機器が正常であれば、ポンプフィーダ内ケーキレベルが供給可能レベル以上となり、ポンプ３０１が運転を再開する。供給系を構成する機器の異常、もしくは定量フィーダ１００やポンプフィーダ２０１、２０２でのブリッジ等の影響でレベルを検知できない、または誤検知する現象が予測される。ポンプフィーダ２０１のレベルがＬ２以下検出後、所定時間経過すれば、系統を切替え脱水ケーキの供給を継続する。ポンプフィーダレベルが更に低下し、異常低レベルＬＬに達し、ポンプ３０１が保護停止してしまうことを防止する。
【００３８】
定量フィーダを空ににする際、レベル検知をＤＣＳ５０１により設定変更し運転を行うことで、定量フィーダ及び両系統のポンプフィーダを空にするまで運転することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の制御システム及び運転方法は、連続供給制御や流量一定制御を簡単な方法で構成でき、省力化や省エネルギー効果が期待でき、プラント制御システム及びプラント運転方法などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における焼却プロセスの基本的機能構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１及び実施の形態２、実施の形態３における定量供給プロセスの示す図
【図３】本発明の実施の形態１及び実施の形態２における切替の手順を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における運転データテーブルの構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における相関関係抽出の手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１０１  切出装置１
１０２  切出装置２
２０１  ポンプフィーダ１
２０２  ポンプフィーダ２
３０１  ポンプ１
３０２  ポンプ２
４０１  電磁流量計
５０１  ＤＣＳ（ＣＲＴ）
５０２  ケーキ投入量演算器
５０３  設定入力部
５０４  モード切替部
５０５  流量一定制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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